物理化学第七章 电化学习题及解答

第七章 电化学习题及解答

1. 用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ; (2) 在27℃，100 kPa 下，阳极析出多少Cl 2？ 解：电极反应为

阴极：Cu 2+ + 2e - = Cu

阳极: 2Cl - - 2e - = Cl 2

电极反应的反应进度为ξ = Q /(ZF) =It / (ZF)

因此： m Cu = M Cu ξ = M Cu It /( ZF ) = 63.546×20×15×60/(2×96485.309)=5.928g

V Cl 2 = ξ RT / p =2.328 dm 3

2. 用银电极电解AgNO 3溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出1.15g 的Ag ，并知阴极区溶液中Ag +的总量减少了0.605g 。求AgNO 3溶液中的t (Ag +)和t (NO 3-)。

解： 解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中Ag +的总量的改变D m Ag 等于阴极析出银的量m Ag 与从阳极迁移来的银的量m’Ag 之差：

D m Ag = m Ag - m’Ag

m’Ag = m Ag - D m Ag

t (Ag +) = Q +/Q = m’Ag / m Ag = (m Ag - D m Ag )/ m Ag = (1.15-0.605)/1.15 = 0.474 t (NO 3-) = 1- t (Ag +) = 1- 0.474 = 0.526

3. 已知25 ℃时0.02 mol/L KCl 溶液的电导率为0.2768 S/m 。一电导池中充以此溶液，在25 ℃时测得其电阻为453Ω。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为0.555g/L 的CaCl 2溶液，测得电阻为1050Ω。计算（1）电导池系数；（2）CaCl 2溶液的电导率；（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率。

解：（1）电导池系数K Cell 为

K Cell = k R = 0.2768×453 =125.4 m -1

（2）CaCl 2溶液的电导率

k = K Cell /R = 125.4/1050 = 0.1194 S/m

（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率

Λm = k/C = 110.983×0.1194/(0.555×1000)= 0.02388 S·m 2 ·mol -

4. 25 ℃时将电导率为0.141 S/m 的KCl 溶液装入一电导池中，测得其电阻为525Ω。在同一电导池中装入0.1mol/L 的NH 4OH 溶液，测得电阻为2030Ω。利用表7.1.4中的数据计算NH 4OH 的解离度α及解离常数K 。

解：查表知NH 4OH 无限稀释摩尔电导率为

∞

Λm (NH 4OH)=∞Λm (NH 4+)+∞Λm

(OH -) =73.4×10-4+198.0×10-4

=271.4 ×10-4S·m 2 ·mol -

因此，

α =∞

ΛΛm m OH)(NH OH)(NH 44= OH)

(NH OH)l)/cR(NH k(KCl)R(KC 4m 4Λ∞

=2030101.0525141.03⨯⨯⨯4

104.2711-⨯=0.01344 K = c (NH 4+) c (OH -)/ c (NH 4OH) = α

α-12c =01344.0101344.01.02-⨯=1.831×10-5 5. 试计算下列各溶液的离子强度：（1）0.025 mol/Kg NaCl ；（2）0.025 mol/Kg CuSO 4；（3）0.025 mol/Kg LaCl 3。

解：根据离子强度的定义

I = 21

∑B B B z

b 2

（1）I =

2

1｛0.025×12+0.025×（-1）2｝=0.025 mol/Kg （2）I = 2

1｛0.025×22+0.025×（-2）2｝=0.1 mol/Kg （3）I = 21｛0.025×32+0.075×（-1）2｝=0.15 mol/Kg 6. 应用德拜-休克尔极限公式计算25℃时下列各溶液中的γ±：（1）0.005 mol/Kg NaBr ；（2）0.001 mol/Kg ZnSO 4。

解：根据Debye-Hückel 极限公式

lg γ± = -Az +|z -|I ,25℃时水溶液中A=0.509 (mol -1·kg)1/2 (1) I = 2

1｛0.005×12+0.005×（-1）2｝=0.005 mol/Kg lg γ± = -0.509×1×|-1|005.0=-0.03599, γ±= 0.9205 (2) I = 2

1｛0.001×22+0.001×（-2）2｝=0.004 mol/Kg lg γ± = -0.509×2×|-2|004.0=-0.12877, γ±= 0.7434

7. Zn(s)|ZnCl 2 (0.05 mol·kg -1)|AgCl(s)|Ag(s)，该电池电动势E 与T 的关系为E /V = 1.015-4.92×10-4(T /K-298)，试计算298K 时有1 mol 的电子电量输出时，电池反应的Δr G m 、Δr S m 、Δr H m 和Q r （写出电池电极反应） 解：阳极反应：Zn(s) → Zn 2+ + 2e -

阴极反应：2AgCl(s) + 2e -→ 2Ag + 2Cl -

电池反应：Zn(s) + 2AgCl(s)→2Ag + ZnCl 2

T =298K 时，E = 1.015- 4.92×10-4

× (298-298) V = 1.015 V p

T E ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= - 4.92×10-4V·K -1 m r G ∆= - zEF =-1×1.015×96500J·mol -1=-97.95 KJ·mol -1